第37卷第2期 2016年2月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.37 February
基干激光视觉的角焊缝图像特征点提取
刘子腾，白瑞林'，王秀平1,2
（1.江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室，无锡214122；2.无锡科技职业学院，无锡214028）
No.2 2016
摘要：提出一种借助线激光从图像中提取角焊缝特征点的方法，克服了线激光在角焊缝表面的反光对提取光条中心线的影响，有效地识别出了角焊缝特征点首先，根据局部对比度区分实际光条与反光条纹，用阅值分割结合图像形态学方法分割出实际光条，并确定ROI区域；其次，根据光条截面的灰度分布提取光条中心点；最后，用送代最小二乘法拟合分段光条中心线方程并确定角焊缝特征点。结果表明，该方法能够快速准确地提取表面光亮角焊缝的亚像素图像特征点，在主频3.4GHz的PC机上共用时0.35s，能够满足焊接速度为0~25mm/s的普通焊接设备的实时性要求.
关键词：线激光；反光条纹；光条中心点；分段直线拟合
中图分类号：TG409 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2016)02008905
相邻表面，如图1所示．并且环境光以及焊接过程中的飞溅也会对采集的图像造成干扰在相机镜头
基于机器视觉的焊缝定位技术现阶段正在快速发展并且在某些工业场所得到了应用，其中由相机和微光结构光组成的视觉传感器由于结构简单、测量精度高等优点得到了国内外学者的广泛研究[1-3]．视觉传感器图像处理的关键是提取图像中受焊缝形状调制形成的光条的中心点，并拟合光条方程以确定焊缝特征点．文献[4]采用罗伯特近似梯度算子检测光条边缘以得到近似中心线，再用重心法提取准确的中心．该方法能快速提取中心点，但是方向性差且抗干扰能力不强．文献[5]用Hes-sian矩阵计算光条方向.在截面上取灰度的一阶导数过零点作为中心。该方法的精度很高但是对于不同亮度和宽度的光条鲁棒性较差．同时，若焊缝表面反射系数较高，则激光条会发生强烈的反射，干扰光条中心线的正确提取文中针对这一情况提出一种在图像中去除反光的方法，并研究了光条中心点提取方法和光条方程拟合方法．利用该方法能够快速
准确地提取表面光亮角焊缝的亚像素图像特征点， 1分割实际光条
角焊缝表面的反光特性介于理想漫反射与镜面反射之间，因此打在角焊缝表面的激光条会反射至收稿日期：2014-04-24
基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）；江苏省产
学研前瞻性联合研究项目（BY2012056）
前加装滤光片可以过滤环境光和大部分飞溅，但是对于反射光没有作用，如图2a所示．同时为了加快算法速度，需要分割实际光条所在的图像部分作为 ROI区域（regionofinterest）以减少运算量．因此在提取光条中心点之前必须去除反射光条并且分割出实际光条在图像中所处的区域
图1角焊缝线激光检测图像
Fig. 1 Picture of fillet weld inspected by laser
1.1区分实际光条和反射光条
反射光条的形状和灰度与实际光条相似，不能直接通过设置灰度阅值去除．文献[6]使用两个偏振状态互相垂直的偏振片可以在很大程度上消除锐面反射光，但是需要计算相机平面与激光平面的夹角等几何结构参数，而且在某些场合下不能满足夹角要求因此使用范围受限．文献[7]通过去除小面